


近日,长江大学许锋教授领衔的研究团队在国际著名期刊Journal of Hazardous Materials上发表题为“Toxicity becomes beneficial: CvSBP1 acts as a key receptor, responsible for converting the form of selenium”的研究成果。该研究首次系统揭示了超聚硒植物堇叶碎米荠中关键基因CvSBP1的功能。该基因通过促进无机硒向有机硒转化、激活抗氧化系统,显著增强植物对硒的耐受性,为硒污染修复和富硒作物开发提供了重要基因资源。
硒是人体必需微量元素,但摄入过量的无机硒会产生毒性。工业活动导致的无机硒污染已成为全球性环境问题。堇叶碎米荠能吸收高浓度无机硒并转化为安全、价值高的有机硒形态(如硒代半胱氨酸),在生态修复和功能农业中具有重要应用潜力。
研究团队从堇叶碎米荠中鉴定出一个参与硒代谢的关键基因——CvSBP1,该基因编码1个硒结合蛋白,定位于细胞核,并含有两个具有结合活性的结构口袋。分子对接分析表明,其中一个口袋(口袋5)与硒代半胱氨酸具有较强的结合能力,提示该蛋白可能参与硒代谢的调控过程。
为进一步验证CvSBP1的功能,研究团队将其转入拟南芥进行实验,主要结果如下:
1. 提升硒耐受性。在含400 μM亚硒酸钠的处理条件下,过表达CvSBP1的拟南芥种子萌发率为77.47%,而野生型和突变体分别仅为15.87%和4.65%。在300 μM处理下,过表达株系的萌发率分别是野生型和突变体的1.44倍和1.79倍,表明该基因显著增强拟南芥对硒的耐受性。
2. 促进有机硒转化。过表达株系中有机硒比例较突变体提高2.49倍,并检测到硒解毒产物——甲基硒代半胱氨酸。此外,硒甲基化相关基因AtHMT1和AtHMT3的表达量分别上调2.63倍和2.05倍,进一步支持其在有机硒转化中的作用。
3. 增强抗氧化能力。过表达株系中过氧化氢含量显著降低,谷胱甘肽过氧化物酶等抗氧化酶活性得到有效维持。这说明CvSBP1可能通过激活抗氧化系统,缓解硒诱导的氧化损伤,从而提高植物对硒胁迫的耐受能力。
本研究证实CvSBP1是堇叶碎米荠硒代谢调控网络中的核心因子,既能激活抗氧化系统缓解毒害,又能促进无机硒向有机形态转化,实现“变毒为益”的生理功能。该发现为植物适应富硒环境提供了新见解,也为硒污染修复和富硒农产品开发提供了理论依据和候选基因。
